【正文】 較大，因此， SCR 的開(kāi)關(guān)頻率比較低，這使得逆變橋輸出電壓中的低次諧波的頻率不高，為了得到的諧波含量的輸出電壓，濾波器的尺寸將比較大，影響了逆變電源的動(dòng)態(tài)性能及對(duì)非線(xiàn)性負(fù)載的適應(yīng)性。逆變器的控制電路也很復(fù)雜。逆變電源出現(xiàn)于電力電子技術(shù)飛速發(fā)展的 20 世紀(jì) 60 年代，到目前為止它已經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段?，F(xiàn)階段，中頻逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域 ,中頻逆變電源，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、艦船、雷 達(dá)、通信、導(dǎo)彈、車(chē)輛等領(lǐng)域，其技術(shù)要求高，正向著高可靠性、輕量化、智能化模塊電源方向發(fā)展。 關(guān)鍵字： 電力電子、單相 整流、逆變電路、變壓器、 LC 濾波、有源功率因數(shù)校正 中頻逆變器主電路的設(shè)計(jì)與仿真 II Abstract 400Hz medium frequency power supply is widely used in military and civil design is mainly for frequency inverter main circuit design and the Inverter, the energy conversion process are: the input frequency alternating current to direct current through the rectifier circuit, DC into AC signal through inverter circuit SPWM wave whose fundamental frequency is the inverter output frequency of the signal by the output transformer isolation, and then filtered by the LC filter into a sine main task is to design power inverter works through the understanding, learning principles of the inverter circuit design, using fullbridge inverter approach, designed by intermediate frequency inverter circuit simulation software Matlab simulation studies, in designed frequency inverter main circuit by adding power factor correction circuit,observing circuit stability and eff ect to the power factor correction circuit is between the bridge rectifier and output capacitor filter inserted a power conversion circuit, can increase the power factor close to 1, it works on high freq uency switching state. Keywords:Power electronics,singlephase rectifier, inverter circuits, transformer, LC filter, active power factor correction 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第 1 章 緒論 ????????????????????? 1 課題背景及意義 ????????????????? 1 逆變電源發(fā)展概況 ??????????????? 1 逆變電源的基本概念 ?????????????? 2 中頻電 源與工頻電源的區(qū)別 ???????????? 6 本設(shè)計(jì)主要任務(wù) ??????????????????? 5 第 2章 ACDC基礎(chǔ)知識(shí) ????????????????? 6 整流電路 ???????????????????? 6 整流電路原理分析??????????????? 6 單相橋式整流的主要參數(shù)及其計(jì)算 ???????? 8 功率因數(shù)校正電路 (PFC)??????? ?????? 9 的基 本原理 ??????????????? 10 APFC常用控制方法 ?????????????? 12 電路分析 ????????????????? 13 第 3 章 DCAC 基礎(chǔ)知識(shí) ???????????????? 17 ???????????????????? 17 硬開(kāi)關(guān)全橋式電路工作過(guò)程分析 ???????? 17 IGBT的開(kāi)關(guān)過(guò)程動(dòng)態(tài)分析 ??????????? 18 變壓器 ????????????????????? 19 原理分析????????????? ???? 20 LC濾波電路 ??????????????????? 21 ???????? 22 LC參數(shù)選擇 ????????????????? 23 m的意義 ?????????????????? 23 ????????????????? 24 中頻逆變器主電路的設(shè)計(jì)與仿真 IV 第 4章 逆變電路的建模與仿真 ????????????? 26 SIMULINK軟件簡(jiǎn)介???????????????? 26 ??? ???????????? 27 ???????????????? 27 ??????? 30 ?????????????????? 33 第 5章 總結(jié)與展望 ???????????????? 35 ?? ????? ???? ???? ???? ?? 35 ???????????????????? 35 致謝 ???????????????????????? 36 參考文獻(xiàn) ?????????????????????? 37 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 緒 論 近些年來(lái)，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電子行業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展。 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（ 論 文） 題 目 中頻逆變器主電路的 設(shè)計(jì)與仿真 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 2020 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） I 中頻逆變器主電路的設(shè)計(jì)與仿真 專(zhuān)業(yè)： 班級(jí)： 作者： 指導(dǎo)教師： 職稱(chēng)：教授 答辯日期： 2020623 摘 要 400Hz 中頻電源在各種軍用和民用系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用， 本設(shè)計(jì)主要對(duì)中頻逆變器的主電路 進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。 有源功率因數(shù)校正電路是在橋式整流器與輸出電容濾波器之間加入一個(gè)功率 變換電路，能夠使功率因數(shù)提高到接近 1，它工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)。逆變電源技術(shù)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，它是集合電力、電子、微處理器及自動(dòng)控制等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)框架而形成的。 課題的背景及意義 逆變電源發(fā)展概況 逆變電源的發(fā)展是和電力電子器件的發(fā)展聯(lián)系在一起的，器件的發(fā)展帶動(dòng)著逆變電源的發(fā)展。由于需要關(guān)斷 SCR 的輔助電路，主電路要增加具有一定尺寸的電感和電容，輔助脈沖換流的茂萊型逆變器還要增加一定數(shù)目的晶閘管，整個(gè)裝置的尺寸大。 (2)限制了性能的提高。 第二代逆變電源的特點(diǎn)是采用自關(guān)斷器件作為逆變器的開(kāi)關(guān)器件。 （ 2） 提高了性能。實(shí)時(shí)反饋技術(shù)是針對(duì)第二代逆變電源對(duì)非線(xiàn)性負(fù)載的適應(yīng)性不強(qiáng)及動(dòng)態(tài)性不好的缺點(diǎn)提出來(lái)的，它是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型電源控制技術(shù)，目前仍在不斷的完善和發(fā)展之中，實(shí)時(shí)反饋控制技術(shù)的采用使逆變電源的性能有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)代逆變系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。直流輸入、輸出隔離型的逆變電源結(jié)構(gòu)與圖 12 基本相同，只是不再需要輸入端的整流電路，能量轉(zhuǎn)換傳遞的過(guò)程可表示為 DCAC。按照逆變電源的額定輸出功率來(lái)分，逆變電源又可 分為小容量逆變電源（ ~10kVA）、中等容量逆變電源（ 10kVA~50kVA）及大容量逆 中頻逆變器主電路的設(shè)計(jì)與仿真 4 變電源（ 50kVA 以上）。而開(kāi)關(guān)頻率受各種因素的制約不能做得太高，因此一個(gè)基波周期內(nèi)輸出的波頭數(shù)就很少了。而相同的延時(shí)，對(duì)于 400Hz 系統(tǒng)，其引起的相位滯后是 50Hz 系統(tǒng)的 8 倍。 本設(shè)計(jì)主要任務(wù) 本設(shè)計(jì)主要對(duì)中頻逆變器的主電路進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真。通過(guò)對(duì)逆變電源工作原理的理解，學(xué)習(xí)逆變電路的設(shè)計(jì)基本原理， 采用全橋逆變的方式，設(shè)計(jì)合理的中頻逆變電路并通過(guò) Matlab 仿真軟件進(jìn)行仿真研究，就是本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，二極管用理想模型來(lái)處理，即正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。在 導(dǎo) 通 時(shí) 二 極 管 的 正 向 壓 降 很 小，可以 忽 略 不 計(jì)，因 此 ，可 認(rèn) 為 uo 的這半個(gè)波和 u 的正 半波是相同的，如圖 24中的 0～ ? 段所示。其電流通路如圖 21中虛線(xiàn)箭頭所示 [1][3]。 根據(jù)以上分析，單相橋式整流得到單向脈沖電壓，對(duì)于這種電壓，常用一個(gè)周期的平均值（非有效值）來(lái)說(shuō)明它的大小。從圖 1可得，當(dāng)二極管 D1和 3導(dǎo)通時(shí)，如忽略二極管的正向壓降（將其視為導(dǎo)線(xiàn)），處于截止?fàn)顟B(tài)的 D 和 D4陰極電勢(shì)就等于 a 點(diǎn)的電勢(shì)，陽(yáng)極電勢(shì)就等于 b 點(diǎn)的電勢(shì)。 因此如何消除和治理諧波污染已迫在眉睫，提高電源系統(tǒng)的功率因數(shù)成為重要的研究課題，由此極大地促進(jìn)了功率因數(shù)校正 (PFC)技術(shù)的發(fā)展。無(wú)源 PFC 主要由電感、電容和其它無(wú)源元件構(gòu)成，適合于小功率場(chǎng)合且功率因數(shù)不能達(dá)到很高；有源功率因數(shù)校正 (Active Power Factor Correction， APFC)可獲得較高功率因數(shù)，甚至接近于 1，既治理了電網(wǎng)的諧波污染，又了開(kāi)關(guān)電源的整體效率；并且適合寬范圍輸入電壓及大功率電源。 Boost APFC電路原理圖如圖 25所示，電路主要由 Boost主電路和控制電路組成。 其控制部分原理如下：主電路的輸出電壓 Uo和基準(zhǔn)電壓 Uref比較后，輸人給電壓誤差放大器UEA，整流電壓 Udc 檢測(cè)值和 UEA的輸出電壓信號(hào)共同加到乘法器的輸入端，乘法器的輸出則作為電流反饋控制的基準(zhǔn)信號(hào)，與開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)值比較后，經(jīng)電流誤差放大器 CEA 加到 PWM及驅(qū)動(dòng)器，以控制開(kāi)關(guān) Tr的通斷，從而使輸入電流 (即電感電流 )iL 的波形與整流電壓 Ud的波形基本一致，使電流諧波大為減少，提高了輸入端功率因數(shù)。乘法器的乘積作為電流基準(zhǔn)，使輸入電流平均值與輸入整流電壓同相位，并接近正弦波形。另外， THD很小，對(duì)噪聲不敏感，電感電流峰值與平均值之間誤差小。 ： 檢測(cè)的電流是電感電流，并且控制